悬挂式伺服电机驱动绘图机器人：设计与实现

"悬挂式绘图机器人系统设计与实现" 本文主要介绍了一种创新的悬挂式绘图机器人系统，旨在克服传统绘图机器人体积庞大、工作平面受限等问题。该系统采用伺服电机驱动，具有悬挂式的机械结构，能有效地在竖直的白板或墙壁上进行绘图，扩展了工作范围。 系统由三个主要模块组成：电机驱动模块、图像处理模块和WIFI传输模块。电机驱动模块是系统的核心，采用带编码盘的N20金属齿轮电机，这种电机能够提供精确的力矩和速度控制，确保绘图的精度。伺服电机的选择和控制策略对于机器人的运动性能至关重要，通过分析电机的力矩和转速，建立了绘图机器人的运动方程，从而实现了对机器人运动的精确控制。 图像处理模块则负责将目标图形转化为机器人可执行的矢量图。这一过程包括了图像的二值化（将图像转化为黑白两色）、边缘细化（增强图像边界，使线条更加清晰）、连续曲线检测等一系列图像处理技术，目的是将复杂的图形简化为由直线和弧线组成的矢量数据，方便机器人执行。这些处理后的矢量图可以被下载到执行机构，机器人据此进行绘图操作。 WIFI传输模块使得主机与单片机之间可以无线通信，大大提升了系统的灵活性。MKR1000单片机用作电机控制器，它接收来自主机的指令，控制电机的动作，完成绘图任务。在Matlab平台上开发的图像处理和控制程序，为整个系统的高效运行提供了软件支持。 实验结果证明，设计的悬挂式绘图机器人系统具有多项优点：高绘图精度保证了绘制的质量；由于采用悬挂设计，其绘制面积显著增大；结构简洁，体积小，重量轻，降低了安装和移动的难度；同时，低成本使得该系统更具经济效益。该系统不仅适用于艺术创作，还可能在教育、广告制作等领域有广泛的应用前景。 关键词：绘图机器人；悬挂式；伺服电机驱动；矢量图；控制方法 中图分类号：TN99 文献标识码：A 文章编号：1674-6236（2020）03-0188-06 DOI：10.14022/j.issn1674-6236.2020.03.041